C1 химия
Химия C1 — это химия одноуглеродных молекул. Хотя многие соединения и ионы содержат только один углерод, в центре внимания исследований находится стабильное и широкое сырье C-1. Основное промышленное значение имеют четыре соединения: метан , окись углерода , диоксид углерода и метанол . Технологии, которые преобразуют эти виды друг в друга, часто используются массово, чтобы привести предложение в соответствие со спросом. [1]
Промышленные процессы
[ редактировать ]Оксид углерода и метанол являются важным химическим сырьем. CO используется во множестве реакций карбонилирования . Вместе с водородом он является сырьем для процесса Фишера-Тропша , который позволяет получить жидкое топливо. Метанол является предшественником уксусной кислоты , диметилового эфира , формальдегида и многих метиловых соединений (эфиров, аминов, галогенидов). Более крупномасштабное применение – это превращение метанола в олефины , в результате чего получают этилен и пропилен . [2]
В отличие от ситуации с окисью углерода и метанолом, метан и диоксид углерода имеют ограниченное применение в качестве сырья для химических веществ и топлива. Это несоответствие контрастирует с относительным содержанием метана и углекислого газа. Метан часто частично преобразуют в окись углерода для использования в процессах Фишера-Тропша. Интерес для обогащения метана представляет его окислительная реакция :
- 2 СН
4 + О
2 → С
22Ч
4 + 2Ч
22О
Преобразование углекислого газа в ненасыщенные углеводороды посредством электрохимического восстановления является многообещающим направлением исследований, но стабильной и экономичной технологии пока не разработано.
Биохимия
[ редактировать ]
Метан, окись углерода, диоксид углерода и метанол также являются субстратами и продуктами ферментативных процессов. В метаногенезе окись углерода, диоксид углерода и метанол превращаются в метан при наличии подходящих восстановителей. [3] Метаногенез метаногенными архей обратим. [4]
При фотосинтезе углекислый газ и вода преобразуются в сахара (и O 2 ), причем энергия для этой (термически) восходящей реакции обеспечивается солнечным светом.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Карл Местерс (2016). «Подборка последних достижений в химии C1». Ежегодный обзор химической и биомолекулярной инженерии . 7 : 223–38. doi : 10.1146/annurev-chembioeng-080615-034616 . ПМИД 27276549 .
- ^ Тиан, П.; Вэй, Ю.; Йе, М.; Лю, З. (2015). «Метанол в олефины (МТО): от основ к коммерциализации» . АСУ Катал . 5 (3): 1922–1938. дои : 10.1021/acscatal.5b00007 .
- ^ Тауэр, РК (1998). «Биохимия метаногенеза: дань уважения Марджори Стивенсон» . Микробиология . 144 : 2377–2406. дои : 10.1099/00221287-144-9-2377 . ПМИД 9782487 .
- ^ Шеллер, Сильван; Гёнрих, Майке; Бохер, Рейнхард; Тауэр, Рудольф К.; Яун, Бернхард (3 июня 2010 г.). «Ключевой никелевый фермент метаногенеза катализирует анаэробное окисление метана». Природа . 465 (7298): 606–608. Бибкод : 2010Natur.465..606S . дои : 10.1038/nature09015 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 20520712 . S2CID 4386931 .